Soutenance de thèse de Benedicte ALARY

Cette thèse étudie la fonction de la molécule d'interaction stromale 1 (STIM1), un senseur de calcium essentiel pour le fonctionnement cellulaire. Plus précisément, STIM1 est une protéine clé dans le mécanisme d'entrée du calcium opéré par les réservoirs intracellulaires, connu sous le nom de SOCE (Store-Operated Calcium Entry). Les mutations de STIM1 sont principalement autosomiques récessives, bien que des formes autosomiques dominantes aient été identifiées. Les mutations récessives de STIM1 peuvent entraîner des troubles immunitaires tels que le syndrome d'immunodéficience combinée sévère (SCID) lié à STIM1. Dans le cas d'une transmission autosomique dominante, les mutations de STIM1 sont notamment associées à des troubles des muscles squelettiques, tels que la myopathie à agrégats tubulaires. Au cours de mes recherches, des études biophysiques sur la partie luminale de STIM1 ont révélé une interaction inattendue avec le zinc, un aspect jusqu'alors inconnu pour cette protéine. Mes travaux ont montré que STIM1 peut lier deux ions zinc et que cette association est nécessaire à l’agrégation, donc potentiellement l'activation de STIM1. Cette découverte a ouvert de nouvelles perspectives sur les mécanismes d’activation de STIM1, et un article présentant ce travail est en préparation. D’autre part, une nouvelle mutation homozygote a été identifiée chez une patiente présentant un phénotype inhabituel de pathologie associée à un défaut de STIM1. Mon étude sur les cellules de cette patiente a révélé que la mutation provoquait de nombreuses anomalies d'épissage, entraînant l'absence de protéines fonctionnelles. J’ai corrigé cette mutation en utilisant des oligonucléotides complémentaires pour supprimer l'épissage anormal. Ce travail a permis d'améliorer notre compréhension des anomalies génétiques influençant l'épissage et leurs impacts fonctionnels sur STIM1 et fait l'objet d'une publication. Enfin, en explorant les mutations de gain de fonction de STIM1 qui conduisent à une entrée massive de calcium, j'ai proposé que les mitochondries puissent jouer un rôle dans la régulation de cet excès de calcium, notamment au niveau des zones de contact entre les mitochondries et le réticulum endoplasmique. Dans ce contexte, j'ai participé au développement d'un modèle animal utilisant la drosophile. Ce modèle devrait permettre de mieux comprendre la dynamique et la régulation de STIM1. Les résultats de cette thèse, notamment l'interaction de STIM1 avec le zinc, l'identification d’une nouvelle mutation et le rôle des mitochondries dans les pathologies associées à des mutations de STIM1, ouvrent des perspectives d'interventions thérapeutiques.

This thesis studies the function of the stromal interaction molecule 1 (STIM1), an essential calcium sensor for cellular function. Specifically, STIM1 is a key protein in the store-operated calcium entry (SOCE) mechanism. STIM1 mutations are primarily autosomal recessive, although autosomal dominant forms have also been identified. Recessive mutations of STIM1 can lead to immune disorders such as STIM1-related severe combined immunodeficiency (SCID). In the case of autosomal dominant transmission, STIM1 mutations are associated with skeletal muscle disorders, such as tubular aggregate myopathy. During my research, biophysical studies on the luminal portion of STIM1 revealed an interaction with zinc, an aspect previously unknown for this protein. My work showed that STIM1 can bind two zinc ions, and this association is necessary for STIM1 aggregation. This discovery has opened new perspectives on the activation mechanisms of STIM1, and an article presenting this work is in preparation. Furthermore, a new homozygous mutation was identified in a patient with an unusual phenotype of STIM1-associated pathology. My study on the cells of this patient revealed that the mutation caused splicing anomalies, resulting in the absence of functional proteins. I rescued this mutation using complementary oligonucleotides to suppress abnormal splicing. This work improved our understanding of genetic anomalies influencing splicing and their functional impacts on STIM1 and is the subject of an article. Finally, in exploring gain-of-function mutations of STIM1 that lead to massive calcium entry, I proposed that mitochondria might play a role in regulating this calcium excess, particularly at the contact sites between mitochondria and the endoplasmic reticulum. In this context, I participated in the development of an animal model using Drosophila. This model should help to better understand the dynamics and regulation of STIM1. The results of this thesis, especially the interaction of STIM1 with zinc, the identification of a new mutation, and the role of mitochondria in pathologies, open up new avenues for therapeutic approaches in STIM1opathies.